<Desc/Clms Page number 1>
Vanne d'arrêt à piston.
La présente invention concerne une vanne d'arrêt à piston.
De telles vannes sont connues et sont employées de préférence quand la pression du fluide circulant à arrêter ou à laisser pas- ser est relativement élevée. Dans la construction de telles van- nes, on a cherché généralement jusqu'ici à décharger le piston aussi complètement que possible, de sorte que .lors de l' ouverture et de la fermeture de la vanne, il n'y a à exercer que l'effort nécessaire à vaincre le frottement inévitable d'étanchéité du pis- ton de la vanne.
Pour les hautes pressions qui peuvent atteindre 1000 atmosphères et plus, par exemple dans les conduites de liqui- de sous pression des presses hydrauliques, le frottement d'étan - chéité atteint cependant des valeurs si exceptionnellement élevées que, pour les vaincre - lors du déplacement du piston dans le sens d'ouverture ou de fermeture de la vanne - il faut appliquer un ef- fort très grand et il en résulte que la manipulation manuelle de ces vannes est très difficile.
<Desc/Clms Page number 2>
Le but de l'invention est de créer une vanne à piston amélio- rée qui, même pour les pressions les plus élevées possible, puisse être ouverte à la main comme en se jouant, puisse être également fermée très aisément et dont le piston puisse être maintenu auto- matiquement dans la position voulue - aussi bien dans le sens de l'ouverture que dans le sens de la fermeture - par la pression du fluide circulant.
Dans sa réalisation perfectionnée conforme à l'invention, la vanne est caractérisée en premier lieu parce que le piston est à deux étages et en ce que, autour de chaque étage, est prévue une chambre spéciale dans le corps de vanne ; elle est caractérisée en outre en ce qu'une de ces chambres est mise en communication avec l'air externe, tandis que l'autre est reliée à un conduit de commande qui conduit du côté de pression du canal de traversée de la vanne à un espace fermé du corps de vanne situé au côté supé- rieur du piston, ce conduit renfermant une commande préalable con- nue susceptible d'être influencée alternativement par un organe de position à visser sur la tige de piston en se déplaçant relati- vement et le long de celle-ci.
on obtient ainsi de pouvoir ouvrir et fermer la vanne autant que l'on veut sans que l'organe de posi- tion soit influencé de quelque manière que ce soit dans sa capa- cité de déplacement par la grandeur du frottement d'étanchéité à l'intérieur de la vanne. Il n'y a plus qu'à déplacer l'organe de position dans l'un ou l'autre sens le long de la tige de piston en dehors du corps de vanne pour déterminer immédiatement sous l'action de la pression du fluide un déplacement du piston - dans le sens de l'ouverture ou de la fermeture Un autre avantage très important est que tout déplacement du piston actionné par la pression du fluide, déplacement possible, mais non voulu, dû à des pertes d'étanchéité,
est immédiatement absorbé et rendu impos- sible par une sollicitation automatique de la commande préalable c onnue ,
Si le fluide circulant n'est pas sous pression ou si un tel
<Desc/Clms Page number 3>
fluide ne se trouve pas dans la vanne, il est évidemment impossi- ble qu'une ouverture et une fermeture automatiques, se produisent suivant la sollicitation de la commande préalable. Pour pouvoir cependant encore alors ouvrir et. fermer la vanne, il est prévu, conformément à l'invention, un perfectionnement spécial qui con- siste en ce que le déplacement de l'organe de position soit limité de manière déterminée par rapport à une butée fixe par rapport au corps de vanne.
Un autre perfectionnement conforme à l'invention réside en ce que, dans un but particulier qui sera exposé en détail dans la description ci-dessous d'un exemple de réalisation, il est prévu une butée susceptible de céder élastiquement, propre à chaque bu- tée de limitation de course de l'organe de position qui a à limi- ter le déplacement de cet organe de position dans le sens de la fermeture de la vanne.
Enfin, la vanne perfectionnée conformément à l'invention est encore caractérisée en ce que le conduit de commande est relié, aussi bien en avant qu'en arrière du siège de fermeture, à la con- duite obturable par-le piston, ou le canal de traversée de la van- ne et en ce que, dans les demi: liaisons, se trouve une soupape de retenue. L'avantage spécial de cette disposition est que, pour l'automaticité du mouvement d'ouverture à partir de la position de fermeture, il est complètement indifférent que la pression de régime dans la vanne soit amenée d'un côté ou de l'autre.
L'invention sera décrite plus en détails dans la. description ci-dessous d'un exemple de réalisation représenté au dessin annexé d'une vanne d'arrêt à piston pour conduites de liquide sous haute pression.
1 désigne le corps de la vanne et 2 le piston obturateur, entouré dans le corps de vanne, autour d'un premier étage 3, par une chambre 4 entièrement remplie de liquide, et, autour d'un deu- xième étage 5, d'une chambre 6, reliée en 7 à l'air externe. 8 est le conduit de commande qui conduit du côté de pression du canal de
<Desc/Clms Page number 4>
traversée de la vanne obturable par l'extrémité inférieure du pis- ton 2, à une chambre 8 fermée vers l'extérieur, remplie de liquide sous pression et située au côté supérieur du piston, ce conduit 8 comportant une commande préalable connue 10. Dans l'exemple de réalisation représenté, le raccord de la conduite de commande au canal obturable de traversée du corps de vanne est double, c'est-à- dire qu'il s'opère aussi bien en avant qu'en arrière du siège de fermeture 11.
Dans chacune des conduites 8' , 8" de raccordement, est prévue une soupape d'arrêt 12, 13, afin que le liquide sous pression ne puisse passer autour du siège de fermeture 11 dès que celui-ci doit être obturé à l'aida du piston 2. 14 désigne le rac- cord de la chambre annulaire 4 à la conduite de commande 8, et 15 une soupape spéciale de sûreté pour cette chambre annulaire. A la commande préalable connue en soi appartiennent deux soupapes de commande a, b, qui peuvent être manoeuvrées au moyen d'un levier 16 à deux bras monté de manière adéquate à l'enveloppe ou corps de vanne 1.
Ce levier 16 qui est équipé à chacune de ses deux extrémi- tés d'un galet 17, 18 est ac ti onne par un organe de position 19 vissé sur un filetage de la tige 20 de piston et est pourvu d'une came 21 concentrique montée entre les deux galets 17-18. A noter encore que le piston de la vanne et la tige 20 y rigidement reliée sont guidés étanchement, de preférence dans des manchettes 22-25.
En supposant que la pression de régime se propage par la con- duite de commande et de la au moins jusque dans la chambre annulai- re 4 et jusqu'à la commande préalable le, le fonctionnement est le suivant :
La vanne étant fermée, le levier 16 de pre-commande est main- tenu oscillé dans le sens des aiguilles d'une montre par la came 21 de l'organe de position 19 alors quelque peu de vissé vers le haut par rapport à la tige 20 du piston. Le liquide sous pression arrive par la conduite de commande, non seulement dans la chambre 4, mais aussi dans la chambre 9 par la pré-commande 10, ou par la soupape a maintenue ouverte par les organes 16, 21, et par la section 8a
<Desc/Clms Page number 5>
de la conduite de commande.
Comme la surface de piston dans la chambre 9 est plus grande que la surface de piston en face du siè- ge 11, la vanne est maintenue sûrement. fermée par la pression du fluide en circulation qui charge la face supérieure du piston 2.
Si la vanne doit être ouverte, on doit tourner l'organe de position 19 sur la tige de piston 20 dans le sens d'un déplacement vers le bas, par quoi le levier 16 est oscillé autour de son point de rotation dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre, de sorte que la soupape de pré-commande b doit s'ouvrir directement après la fermeture de la soupape de pré-commande a. Le liquide sous pression ne peut alors plus passer de la conduite 8 au tra- vers de la soupape a.
La chambre 9 au côté supérieur du piston 2 est cependant mise en communication par la soupape b ouverte, avec la sortie de la pré-commande, et de ce fait la pression de régime qui n'agit plus que sur la face. inférieure et l'étage 3 du piston 2 peut encore déterminer un mouvement du piston (mouve- ment vers le haut) dans le sens de l'ouverture de la vanne. Dès que 1 -'on cesse de déplacer vers le bas l'organe de position 19 sur la tige 20 reliée rigidement au piston et qui se déplace vers le haut avec celui-ci, l'organe de position 19 participera évidem ment au mouvement ascendant et fera ainsi que le levier de pré- commande 16 oscille dans le sens des aiguilles d'une montre et par conséquent que la soupape b soit fermée.
Dès que ceci est réalisée le liquide sous pression qui se trouve encore dans la chambre 9 ne peut plus s'échapper-, 'et ainsi tout autre mouvement vers le haut du piston est rendu impossible et la vanne doit se bloquer dans la position d'ouverture correspondante. Pour ouvrir complè- tement la vanne, il est nécessaire de visser l'organe de position 19 sur la tige 20 qui se déplace vers le haut avec le piston - et ainsi maintenir par la came 21 et le levier 16 la soupape b dans la position ouverte - jusqu'à ce que le piston 2 ait atteint sa position la plus haute. Si le piston 2: doit être amené de sa posi- tion la plus haute, à la position de fermeture, il faut déplacer
<Desc/Clms Page number 6>
l'organe de position 19 vers le bas sur la tige 20 de piston, par une rotation correspondante.
Le levier 16 est alors oscillé par la came 21 de l'organe de position. 19 dans le sens des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire que la soupape b est d'abord fermée et qu'immédiatement après la soupape a est ouverte. Dès lors, la pres- sion de régime pénétrera dans la chambre 9 au-dessus du piston 2 a partir de la conduite 8 via la soupape a et la section Sa de conduite et fera déplacer vers le bas le piston dans le sens de la fermeture de la vanne ; ici encore, le déplacement du piston de la vanne ne se produira qu'aussi longtemps que l'organe de position 19 est déplacé vers le haut sur la tige 20 déplacée vers le bas et que la soupape a sera maintenue ouverte.
Si le piston 2 se trouve dans la position mi-ouverte, comme le représente le dessin, et si les deux soupapes a et b sont fer- mées, il est bien visible qu'un déplacement automatique du piston 2 ne peut se produire ni dans l'un ni dans l'autre sens,
Il peut se produire, dans certaines circonstances, que par exemple la soupape b ne soit plus étanche après un certain temps et qu'une certaine quantité de liquide sous pression cherche à s'échapper de la chambre 9.
Il se produira alors un très faible déplacement vers le haut du piston, qui ne modifiera que très peu la largeur d'ouverture de la vanne, et de ce fait, la soupape a sera ouverte d'une quantité correspondante, de sorte que la perte d'étanchéité par la soupape de pré-commande b sera compensée par le liquide sous pression s'écoulant de la conduite de commande 8 par la soupape a ouverte en correspondance, et ainsi tout autre mouvement vers le haut., non désiré, du piston 2, sera empêché.
Si par exemple, la soupape de pré-commande a n'est plus étanche, le piston 2 décrira un mouvement très faible vers le bas, qui ne mo- difie que très peu la quantité réglée d'ouverture de la vanne, avec comme conséquence que la soupape b sera ouverte d'une quanti- té correspondante et que le liquide passant par la soupape non étanche pourra s'échapper a l'air libre par la soupape b, sans
<Desc/Clms Page number 7>
déterminer un autre déplacement non désiré vers le bas dans le sens de fermeture de la vanne.
Il ressort de ce qui précède que l'ouverture et la fermeture, respectivement le réglage de la vanne dans une position désirée d'ouverture, se produisent entièrement automatiquement par la pression de régime et chaque fois dans la'mesure où la pré-comman- de 10 est influencée par l'organe de position 19 ou sa came 21.
Il faut cependant que la vanne puisse être ouverte et fermée quand il n'y a pas de pression de régime ou que la pression de régime n'arrive pas dans la conduite raccordée en 26, 27 et non spéciale- ment représentée. Dans ce but, il est prévu, conformément à l'in- vention, que le trajet de déplacement de l'organe de position 19 sur la tige 20 relativement au corps de vanne est limité d'une ma- nière déterminée. Dans l'exemple représenté, il est prévu pour cela sur la partie de l'organe 19 vissée sur la tige 20, deux flas- ques annulaires 28, 29, à un écartement déterminé, et en outre une traverse 30 attaquant entre ces flasques annulaires, laquelle est de position fixe par rapport au corps de la vanne, par exem- ple par deux tiges 31 sur le couvercle 32 du corps de vanne.
Quand la vanne doit être fermée à la main (auquel cas, par suite du manque de pression de régime, il n'y a pas à vaincre de frot- tements exagérés d'étanchéité aux manchettes 22-25 et par consé- quent, le piston de la vanne est déplaçable relativement facile - mont dans les deux sens dans le corps de vanne) le piston de la vanne peut alors être déplacé vers le bas par une rotation cor- respondante de l'organe de position. Sur la tige du piston 2. d'abord encore immobile, on visse l'organe 19 vers le haut et quand alors la flasque annulaire 29 se pose contre la traverse 30, tout autre mouvement vers le. haut de l'organe de position 19 relativement à la traverse 30 est impossible, de sorte que le piston 2 est obligé, lors de la continuation du mouvement de rota- tion de l'organe de position, de descendre, donc de se déplacer dans le sens de la fermeture.
Si une vanne fermée, non soumise à
<Desc/Clms Page number 8>
pression, doit être ouverte à la main, il faut visser vers le bas l'organe de position 19 sur la tige 20. Quand alors la flasque annulaire est en contact avec la traverse 30, le piston est tiré vers le haut quand le mouvement de rotation de l'organe 19 se continue, et le piston est ainsi forcé de se déplacer vers la po- sition d'ouverture.
Comme perfectionnement tout particulier de la vanne, il faut encore indiquer que pour la butée 29 qui limite le trajet de dé- placement de l'organe de position lors d'un déplacement du piston dans le sens de la fermeture, il est prévu une butée 33 suscepti- ble de céder élastiquement. Cette butée 33 élastique se compose, dans la forme de réalisation représentée, d'un fort ressort à bou- din, ce qui ne veut pas dire cependant qu'on ne puisse, au lieu d'un tel ressort, utiliser tout autre moyen, par exemple en forme d'un plateau quelconque élastique, ou analogue. Le but de cette butée élastique se comprend immédiatement si l'on considère que le corps de la vanne se trouvant sous la pression de régime s'al- longera quelque peu.
Si le piston est fermé en étant sous la pres- sion de régime, la flasque annulaire 29 se déplacera jusque contre la traverse 30 lors du vissage vers le haut de l'organe de position 19, et si l'on visse encore plus vers le haut l'organe 19 - en pensant qu'on pourrait ainsi appliquer encore plus fort le piston sur son siège - cette butée pourrait être appliquée tellement fort contre la traverse 30 que se présenterait alors le grand danger que, lorsque la pression de régime vient à baisser ou même à dispa- raître complètement pour toute cause quelconque, la flasque annu- laire 29 soit cisaillée de l'organe de position, le corps ou enve- loppe de la vanne devenue sans pression se contractant à sa lon- gueur originale,
Un tel endommagement de la vanne ou de son organe de position et des butées limitatrices y prévues est cependant ren- du impossible grâce à la butée élastique 33 prévue par l'invention.
Au reste, il est à noter encore que pour la vanne représentée au dessin, il est indifférent que la conduite sous pression à com-
<Desc/Clms Page number 9>
mander (à obturer) soit dans un sens ou dans un autre, car la con- duite de commande 8 est raccordée aussi bien en avant qu'en arriè- re du siège 11.
Pour des vannes où le fluide sous pression n'arriva toujours que du même côté, les deux raccords 8'-8" ne sont pas absolument indispensables pour la conduite de commande 8. Si l'on suppose que le fluide sous pression entre toujours par l'ouverture 26 et sort par l'ouverture 27, on pourrait se dispenser du raccord 8'. Inver- sement, on pourrait supprimer le raccord 8" quand le fluide sous pression arrive toujours par 17 et sort par 26.
A noter encore que pour tous lea raccords de la conduite de commande du corps de vanne, on prévoit de petites soupapes de re- tenue 34-37. Ceci présente l'avantage que l'on peut entreprendre tous travaux de remise en état devenus nécessaires au dispositif de commande de la vanne, sans devoir interrompre le fonctionnement de la conduite de pression renfermant la vanne (conduite raccor- dée en 26-27).
Dès que les petites soupapes de retenue 34 à 37 ont été fermées à la main, il ne se produira pas de modifications notables dans la position du piston 2, c'est-à-dire dans la gran- deur d'ouverture de la vanne, c'est-à-dire que l'écoulement de fluide sous pression traversant la vanne et nécessaire au maintien du régime d'une installation telle que par exemple une presse hy- draulique reste sans perturbation et malgré cela, on peut démonter les conduites de commande ensemble avec les soupapes de retenue 12, 13, la soupape de pré-commande 10 et les autres pièces de com- mande 19, 21, pour les examiner, les remettre en état ou les rem- placer par d'autres.
Enfin, il est à noter que le but de la soupape de sûreté 15 de la chambre annulaire 4 est d'empêcher la possibilité d'une dé- chirure du corps de vanne quand la soupape 35 a été fermée par inadvertance ou quand on a omis d'ouvrir un organe qui avait été fermé pour permettre des travaux de révision ou de réfection au dispositif de commande. Quand la soupape 35 est fermée, un mouve-
<Desc/Clms Page number 10>
ment de travail du piston 2 dû à la pression de régime détermine- rait dans la chambre annulaire 4 une pression multipliée très dangereuse, mais celle-ci peut s'échapper par la soupape de sûreté 5, de sorte qu'il n'y a pas à craindre de dommages.